铸造工艺课程设计1.doc

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2°; 3mm;~270HB。铸钢特性中碳铸钢,有一定的韧性及塑性,强度和硬度较高,切削性良好焊接性尚可,铸造性能比低碳钢差。应用广泛,主要用于制作飞轮、车辆车钩、水压机工作缸、机架、蒸气锤气缸、轴承座、连杆、箱体、曲拐等。成分CSiSPMn含量(%)  零件分析通过solidworks三维制图,零件三维实体造型图如下:零件分析:该零件由200x120x30的长方体和Φ90的空心圆柱体构成,长方体上的孔大小为2xΦ12,圆柱体与长方体上的通孔为Φ50。由图可知支座受摩擦力的影响,50和Φ90面的粗糙度要求最小,所以零件应具有高的硬度,耐磨性及一定的塑形。铸造时由于零件厚薄差别大所以容易由于应力过大造成开裂,此外还需保证50与Φ90的表面粗糙度。所以ZG500-700支座铸造生产时要从降低应力和防止加沙、结疤两方面进行方案与工艺的选择。 。通常根据铸件的结构特点、尺寸大小、生产数量、技术要求、交货期限和生产条件等因素来确定铸型制备方法。(1)手工造型适用于小批量生产,手工造型方法很多,即使同一铸件,也可采用不同的造型方法。尽管手工造型方法多种多样, 但基本要求是一样的,即模样能够从砂型中顺利起出;铸件的加工面尽量朝下或者放在垂直面上; 模样和交道口边缘必须与砂箱保持一定距离(吃砂量),以便均匀舂实型砂,且防止因铸件各部分温差过大而产生铸造缺陷。(2)机器造型用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序称机器造型。机器造型生产效率高,改善劳动条件,对环境污染小。机器造型铸件的尺寸精度和表面质量高,加工余量小。但设备和工艺装备费用高,生产准备时间较长,适用于中、小型铸件成批或大批量生产。(3)方法选择由零件图可知本次铸造为简单结构的小件大批量生产。选用砂型铸造生产率低,铸件尺寸、质量难以保证,劳动强度大等不足之处,所以此次造型方法选用机器造型。 造型材料支座的轮廓尺寸为200mmx120mmx120mm,铸件尺寸较小,属于中小型零件且要大批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大,生产率高,生产周期短,便于组织流水生产,易于实现机械化和自动化,材料成本低,节省烘干设备、燃料、电力等,还可延长砂箱使用寿命。因此,采用湿型粘土砂机器造型。 砂芯种类与制芯方法的选择 砂芯种类的选择在造芯用料及方法选择中,如用粘土砂制作砂芯原料成本较低,但是烘干后容易产生裂纹,容易变形。在大批量生产的条件下,由于需要提高造芯效率,且常要求砂芯具有高的尺寸精度,此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯,以增加其强度及保证铸件质量。 制芯方法的选择根据生产要求和技术要求,选择使用射芯工艺生产砂芯。采用热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯,是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂,填入加热到一定的芯盒内,贴近芯盒表面的砂芯受热,其粘结剂在很短的时间内硬化。而且只要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出,中心部分的砂芯利用余热可自行硬化,可提高造芯效率。 制芯机的选择本次制芯机的选择为Z86系列射芯机其为垂直分型射制砂芯及外形。整机结构主要由四大零部件组成。射芯机是采用覆膜砂制芯,适用于热芯盒和冷芯盒两种。射芯机的特点是应用两根导柱,开合模垂直分型,同时安装两副不同的模具,中间固定架可以双面安装定模,左右开合模(相当于双模架)。射芯机广泛应用于铸造行业中,用射芯机制造的型芯尺寸精确,表面光洁。射芯机工作原理是将以液态或固态热固性树脂为粘结剂的芯砂混合料射入加热后的芯盒内,砂芯在芯盒内预热很快硬化到一定厚度(约为5~10mm)将之取出,形成表面光滑、尺寸精确的优质砂芯成品。 浇注位置和分型面确定 分型面确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。而选择分型面应遵循以下原则:1)应使铸件全部或大部分置于同一半型内;2)应经量减少分型面数量,最好只有一个分型面;3)应尽量选用平直面作分型面,少用曲面,以简化制模和造型工艺;4)应尽量是型腔和主要型芯处于下型,以便于造型,下芯,合型及检验型腔尺寸。但下型的型腔也不易过深,并力求避免吊芯和吊砂;5)尽量少用型芯和活块数量,以简化造型,制模,合型工序;6)分型面的选择要减少铸件清理和机械加工量;7)分型面悬着不能影响零件的结构性能。通过对零件的分析有以下2种分型方式:方案一特点:铸件位于下砂箱内提高充型能力,不易产生浇不足、冷隔缺陷,铸件内壁不易产生夹砂、气孔缺陷,同时,铸件位于下砂箱,浇筑时不易发生错型。方案二特点:型芯安放方便,下部铸件充型好,不易产生缺陷。结合生产要求和方案特点本次选用方案一为最终分型面,方案一分型面的选择,不仅使浇注方便,利于机械化,而且更容易满足技术要求,使铸造完成后毛边、飞翅位于长方体周围,便于清理。方案二分型面的选择,容易使铸件产生冷隔、浇不足缺陷,而且铸件质量无法保证,铸造完成后,清理较麻烦。所以选择方案一。 浇注位置的选择铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节,关系到铸件的内在质量,铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。浇注未知的选择应遵循以下原则:1)铸件的重要部分应尽量置于下部;2)重要加工面应朝下或直立状态;3)使铸件的重要平面朝下,避免夹砂结疤和其它内缺陷;4)应保证铸件能充满;5)应有利于铸件的补缩;初步对支座分析,确定的浇注位置有以下两种:对于方案一的分析如下:(1) 铸件双冒口,利于铸件的充型与补缩,不易产生浇不到、缩孔;(2) 冒口增加了金属液的用量,使铸造成本增加;(3) 金属液从直冒口直接冲击铸型表面,容易造成铸件下部夹砂。对于方案二的分析如下:(1) 铸件采用单冒口,使铸件容易产生浇不足缺陷;(2) 金属液不直接冲击铸型,铸件不易产生夹砂缺陷。通过比较方案二更为合适作为浇注位置,方案一虽然利于充型,但金属液直接冲击砂型,且增大清理难度,容易产生夹砂缺陷;方案二金属液入型较缓,有利于大批量铸造生产。第三章 铸造工艺参数的确定铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据,这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关,及与铸件的精度有密切关系,同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适,才能保证铸件尺寸精确,使造型、制芯、下芯及合箱方便,提高生产率,降低成本。 机械加工余量机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。支座为砂型铸造机器造型大批量生产,由《铸造工艺设计》查表1-13得:支座的加工余量为E~G级,取G级。支座的轮廓尺寸为200x120x120mm,由《铸造工艺设计》查表1-12得:,取3mm。 铸造尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极限尺寸之内,铸件可满足机械加工,装配,和使用要求支座为砂型铸造机器造型大批量生产,由《铸造工艺设计》查表支座的尺寸公差为 CT8-12级,取CT8级。支座的轮廓尺寸为 200x120x120mm,由《铸造工艺设计》查表 1-9支座的尺寸公差数值为 。1-10得:得: 铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率,用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示:ε=[(L1-L2)/L1]x100%。ε—铸造收缩率L1—模样长度L2—铸件长度支座受阻收缩率由《铸造工艺设计》查表 1-14得:-%,%。 起模斜度为了方便起模,在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度,以免损坏砂型或砂芯。这个斜度,称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的,垂直于分型面的表面上应用。根据零件的技术要求零件起模斜度为 2° 最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等,究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好,这应该从品质及经济角度等方面考虑。一般来说,较大的孔、槽等应该铸出来,以便节约金属和加工工时,同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节,提高铸件质量。较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔,直接依靠加工反而方便。根据支座的轮廓尺寸 200mmx120mmx120mm由《铸造工艺设计》查表 1-8得:最小铸出孔约为 60mm。支座的孔Φ12,考虑加工余量后直径为6mm,厚度为36mm。该孔直径较小,高径比较大,不应该铸出,机械加工较为经济方便。 工艺补正量在单件小批量生产中,由于选用的缩尺与铸件的实际收缩率不符,或由于铸件产生了变形等原因,使得加工后的铸件某些部分的壁厚小于图样要求尺寸,严重时会因强度太弱而报废。因此工艺需要在铸件相应的非加工壁厚上增加层厚度称为工艺补正量。但支座在大批量生产前的小批量试产过程中将进行调整,所以设计中不考虑工艺补正量。 反变形量铸造较大的平板类、床身类等铸件时,由于冷却速度的不均匀性,铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题,在制造模样时,按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样,使其于变形量抵消,这样在模样上做出的预变形量称为反变形量。而支座没有较大平板故基本不会产生挠曲变形,所以不用设置反变形量。 非加工壁厚负余量在手工粘土砂造型、制芯过程中,为了取出木模,要进行敲模,木模受潮时将发生膨胀,这些情况均会使型腔尺寸扩大, 从而造成非加工壁厚的增加, 使铸件尺寸和重量超过公差要求。为了保证铸件尺寸的准确性,凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减少, 即小于图样尺寸。为减少的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量。支座砂芯属于机器造芯,造型属于机器造型。故不用设置非加工壁厚负余量。第四章 砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯。砂芯三维结构如图所示: 芯头的设计根据实际设计量取计算砂芯高度: L=120mm砂芯直径:D=50mm芯头长度初步选取由《铸造工艺设计》查表 1-31得:h=30-35mm取h=32mm芯头间隙初步选取由《铸造工艺设计》查表 1-31得:s=《铸造工艺设计》查表 1-33得:上芯头 a=10°a=7mm下芯头 a=7°a=5mm垂直芯头顶面与芯座的间隙,查表 :s=: